管式加热炉冗余调炉决策支持系统

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1、分类号：TP273密级：天津理工大学研究生学位论文管式加热炉冗余调炉决策支持系统(申请硕士学位)学科专业：控制理论与控制工程研究方向：计算机控制与管理作者姓名：李志国指导教师：陈在平教授倪建云讲师2010年01月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天洼理工大至或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：巷名．＼盈签字日期：bID年乙

2、月f日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解叁盗墨兰盘堂．有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨洼堡墨盘望可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名馘，I虱导师签签字日期：bl。年2月1日签字日期：砂fo年1月1日摘要管式加热炉是石油化工企业中最普遍的一种设备，管式加热炉每年消耗大量能源的同时也排出了很多废气，近几年来，随着国家和人民对节能减排，减少污染的重视，对管式加热炉生产过程

3、的在线监测与优化控制的研究也已经提到了越来越重要的位置。管式加热炉的生产过程是一个多变量的、时变的、非线性很强的生产过程，采用普通的PID控制算法很难达到较好的控制效果，因此，本文从现有技术与工业现场的实际情况出发，确定了本系统的总体规划。本系统由温度、烟气采集子系统、基于经验的调炉建议子系统和基于模型的调炉建议子系统组成。温度与烟气采集子系统由单片机系统，温度传感器和气体分析仪组成，单片机系统是本采集系统的核心控制单元，通过RS．485总线与温度传感器通讯，将温度信号采集到单片机内，气体分析仪的输出信号是0-5V的电压信号，单片机通过AD采集模块对气体信号进行采集

4、，最后通过RS．232总线将采集到的温度与气体信息传递给PC机，完成数据采集与传递的任务。由于管式加热炉工作过程十分复杂，影响热效率的因素很多，论文在充分研究了这些因素的相互关系与对加热炉燃烧的影响，以及现场工程技术人员实际调炉工作的基础上，进行了基于经验的调炉建议子系统设计。选定VisualBasic6．0与Access作为调炉建议子系统的开发工具，设计了管式加热炉调炉决策支持系统的整体界面，构建完成了基于经验的调炉建议子系统。本文根据管式加热炉控制系统的需求，研究了基于模型的调炉建议子系统，以GPC广义预测控制算法作为核心算法。根据已建立的管式加热炉模型对本系统

5、进行了仿真实验研究。本文采用VisualBasic6．0与Matlab作为开发工具，VisualBasic6．0作为前台界面，Matlab作为后台计算工具，通过VisualBasic6．0与Matlab混合编程技术来完成前台与后台的数据传递功能，并对计算数据进行分析，最后给出调炉建议。本文根据系统特点，建立了两种调炉建议子系统的切换条件，以便基于模型的调炉建议子系统得到完善后，应用到实际工作中去，实现对两种调炉建议子系统的切换。本条件通过对烟气氧含量的判定来决定所采用的调炉子系统，如果氧含量小范围波动则采用基于模型的调炉系统，如果氧含量大范围波动则采用基于经验的调炉

6、系统。关键词：管式加热炉热效率调炉建议广义预测控制AbstractTubefurnaceiSoneofthemostcommondevicesinpetrochemicalindustry,whichconsumesalargeamountofenergyandalsoventsmuchexhaustsmokeannually．Inrecentyears，thegovernmentattachesmoreimportancetoenergy-savingandemission，SOthestudyontubefurnaces’productionprocesson-

7、linemonitoringandoptimizationcontrolhasalsobecomemoreandmoreimportant．Tubefurnaceworkingprocessismulti—variable，time—varyingandnon—linear，ItisdifficultforordinaryPIDcontrolalgorithmtoachievegoodcontroleffect．Therefore，accordingtotheexistingtechnologiesandthefieldsituationofindustry,w